sitrans tsthermowells (ua)... · 2020. 12. 8. · • asme ptc 19.3 tw-2016 (обновленная...

Unrestricted © Siemens 2020 siemens.com/sitranstUnrestricted © Siemens 2020

ТермокарманыSITRANS TSthermowells

Unrestricted © Siemens 2020

Термокарманы SITRANS

2

3

4

5

• Обзор типов термокарманов

• Термокарманы в составе системы SITRANS TS500

• Термокарманы серии SITRANS TSthermowells

ü Термокарманы согласно DIN 43772 Form 4

ü Термокарманы согласно ASME B40.9

• Расчет прочности термокарманов

1


Обзор типов термокарманов SITRANS

Термокарманы в составесистемы SITRANS TS500

Термокарманы согласноDIN 43772 Form 4

Термокарманы согласноASME B40.9



2

3

4

5







1


Термокарманы в составе модульной системы SITRANS TS500



Термокарман Изготовлен из трубки,сварной,DIN 43772 Form 2, 3

Изготовлен изцельного прутка,DIN 43772 Form 4

Сенсор для установкив существующийтермокарман

Нагрузка отизмеряемого потока

От низкой до средней От средней до высокой Зависит от типатермокармана



DIN 43772 Form 3D = 12 mm, D2 = 9 mm

U = 121 ... 1000 mm

DIN 43772 Form 2D = 9 mm или 12 mm

U = 80 ... 1500 mm

DIN 43772 Form 4D = 24 mm, D2 = 12.5 mm

L = 140, 200, 260 mm



2

3

4

5







1


Термокарманы серии SITRANS TSthermowells

Большой выборстандартных вариантов• Материал• Тип штока• Присоединение к процессу

+Безопасность благодарясоответствию стандартам• ASME B40.9 à ASME PTC 19.3• DIN 43772• NACE MR 0175-2017 или MR 0103-

2017

Возможность вариаций• Глубина погружения• Длина головки

Опциональные процедурытестирования

• Материалы 3.1 / PMI• Тест на герметичность гелием• Ультразвуковой тест или тестрентгеновскими лучами

Логистическая гибкость• Разделение поставоктрубной арматуры иприборов

• Запчасти• Соответствие задаче –меньше специсполнений

+

+

+

+


Термокарманы серии SITRANS TSthermowells

Стандарт DIN 43772 ASME B40.9Присоединениек процессу

Вварной Фланцевый Резьбовой Фланцевый Вварной Van Stone

Тип штока Прямой/Конусный Прямой, ступенчатый, конусный


Термокарманы серии SITRANS TSthermowellsОсновные преимущества

Функции Преимущества

• Широкий выбор стандартныхматериалов и покрытий u

• Возможность применения вбольшом количестве задач дляразличных измеряемых сред

• Широкий диапазон способовприсоединения к процессу u

• Простой и прозрачный процесссоставления заказа

• Отдельное изделиеu

• Возможность разделения частейпроекта (трубопроводнаяарматура и автоматизация)

• Опция полного проплавления,большой набор различныхпроцедур тестирования u

• Соответствие специфическимтребованиям отраслейпромышленности (в частностинефтегазовой и химической)

• Версии согласно ASME B40.9• Версии согласно DIN 43772 u

• Самые применяемые стандарты• Возможность расчета прочностисогласно ASME PTC 19.3


Термокарманы серии SITRANS TSthermowellsОсновные варианты

Присоединение к процессуФланцевое Резьбовое Материалы*

*Выбо

р ограни

чен дл

я вв

арны

х и резьбо

выхEN1092-1 G1/2" 316L/1.4404

DN25PN10 - 16 G3/4" Углеродистая стальDN25PN25 - 40 G1” Hastelloy C276/2.4819DN40PN10 - 16 R1/2" Hastelloy C22/2.4602DN40PN25 - 40 R3/4" 304/ 1.4306DN50PN10 - 16 R1" 321/ 1.4541DN50PN25 - 40 1/2" NPT Monel alloy 400/2.4360Поверхность: B1, B2, C, D 3/4" NPT Duplex/ 1.4462ASME B16.5 1" NPT Superduplex/ 1.4410Size: 1“; 1 ½“; 2“, 3“ 4“ 3/4" NPT Манжета TantalumClass: 150, 300, 600 M20 x 1,5 Покрытие PTFEПоверхность: RF, RTJ M27 x 2 Покрытие ECTFE

M33 x 2 Покрытие Stellite



2

3

4

5







1


Термокарманы SITRANS TSthermowellsDIN 43772

Вварной ФланцевыйL(mm) C(mm) Заказной код

140 65 7MT1410-2*N00-0NQ2200 125 7MT1410-4*N00-0NQ4200 65 7MT1410-4*N00-0NQ2260 125 7MT1410-5*N00-0NQ4

Материал:

* = A: 1.4571* = B: 1.4404* = S: 1.7335* = T: 1.5415

D(mm) D2(mm) D3(mm)24 12.5 726 12.5 732 12.5 11


Термокарманы SITRANS TSthermowellsDIN 43772

Фланцы согласно стандарта:DIN EN 1092-1• DN 40, PN 10 – 16 ; PN 25 - 40• DN 50, PN 10 - 16 ; PN 25 - 40

ASME B16.5• 1.50 inch; Class 150 ; 300; 600• 2.00 inch; Class 150 ; 300 ; 600

Специальное исполнение

Уплотнительная поверхностьфланцев:• ASME B16.5: RF, FF, RTJ• EN1092-1: B1, B2, C ; D

Process connection material• 316Ti / 1.4571• 316L / 1.4404• Hastelloy C276 / 2.4819• 1.7335• 1.5415• Покрытие (термокарманизготовлен из 316TI/L)

• PTFE• ECTFE (HALAR)• Stellite

Присоединение к сенсорутемпературы (внутренняя резьба)• M18x1.5 ; M20x1.5 ; M27x2.0• ½-14 NPT• G½ ;G¾• Special version



2

3

4

5







1


Термокарманы SITRANS TSthermowellsASME B40.9

7MT21, резьбовой, прямой шток, коническаярезьба присоединения к процессу

7MT21, резьбовой, прямой шток, цилиндри-ческая резьба присоединения к процессу

7MT31, вварной, прямой шток

Диаметрголовки



Коническая резьбаприсоединения кпроцессу




7MT22, резьбовой, ступенчатый, коническаярезьба присоединения к процессу

7MT22, резьбовой, ступенчатый, цилиндри-ческая резьба присоединения к процессу

7MT32, вварной, ступенчатый








7MT23, резьбовой, конусный, коническаярезьба присоединения к процессу

7MT23, резьбовой, конусный, цилиндричес-кая резьба присоединения к процессу

7MT33, вварной, конусный








7MT41, фланцевый, прямой шток



Присоединениек процессу

7MT51, тип Van Stone, прямой шток




7MT42, фланцевый, ступенчатый шток




7MT52, тип Van Stone, ступенчатый шток




Размер Описание ЗначениеØD Диаметр у основания 15.9 ... 34 mmØD2 Диаметр конца 12.7 ... 25 mmØD3 Внутренний диаметр 6.6 ммU Погружная длина 25 ... 888 mmX1 Высота головки 25 ... 202 mmL6 Длина узкой части 63.5 mm (только для ступенчатого штока)E1 Присоединение сенсора M18x1.5, M20x1.5, M27x2, ½”NPT, ¾”NPT, G½”, G¾”

Диаметр головки / hex 27, 32, 36, 41 mmРезьба Присоединение к процессу G½”,¾”,1”; R½”,¾”,1”; NPT½”,¾”,1”; M20x1.5, M27x2, M33x2Фланец Присоединение к процессу EN DN25...50 PN10...40; ASME 1...4” Class 150...600


Типы штоков

Прямой Ступенчатый Конусный

Сила напора Высокая Средняя Низкая

Время отклика Большое Маленькое Среднее

Собственнаячастота

Низкая Высокая Средняя Собственнаячастота = частотарезонанса

Приложения Низкие требования Быстрый отклик Высокая скорость

u Конусный шток термокармана обеспечивает лучший компромисс для большинства применений



2

3

4

5







1


Зачем нужен расчет прочности термокарманов

Термокарман подвержен различным нагрузкам:гидростатической (давление среды),динамической потока среды, термической,химической. Воздействие этих нагрузок можетвызвать механическую поломку термокармана,что может привести к травмированиюперсонала и загрязнению окружающей среды.

Расчет прочности термокармана согласностандартам позволяет правильно подобратьбезопасный термокарман.


Механическая нагрузка:Термокарман должен выдерживать как статическую, так идинамическую нагрузки.Статическая Динамическая• Давление (Pext-Pint)• Монтаж

• Вес термокармана• Тепловая нагрузка

• Динамическое давление• Плотность• Вязкость• Скорость

• Конструкция термокармана• Стимулированная вибрация

(вихри Кармана)• Внешние вибрациитехнологической установки

• Скачки давления

Проектирование термокармана:воздействие технологического процесса

Pv

Pstat

fs

T


Расчет прочности термокармана – Мировые стандарты

• DIN 43772, DIN43772-Annex 2• Основан на работах P. Dittrich• Сильные упрощения, но в основном безопасные результаты• Учитывает статическое и динамическое давление, собственный резонанс

• ASME PTC 19.3 – 1974• Основан на работах James W. Murdock• Только конусные термокарманы• Учитывает статическое и динамическое давление, собственный резонанс и вихреобразование

• ASME PTC 19.3 TW-2016 (обновленная версия 2010)• Основан на ASME PTC 19.3 – 1974 (более 40 страниц вместо 4!)• Больше вариантов термокарманов (ступенчатые, прямые, конусные)• Учитывает внутренне и внешнее демпфирование, монтаж (экранирование)• Учитывает влияние вихреобразования как в направлении потока, так и в поперечной оси• Улучшенная интерпретация долговременной усталости• Самый консервативный метод (на 28% больше недопустимых случаев использования, чем спредыдущей версией)


Сравнение методов расчета резонансной частоты

Рассчитанная резонансная частота vs. измеренные значения

Метод расчета L = 267 mmDa = 19 mm

L = 254 mmDa2 = 27 mmDa1 = 19 mm

L = 114 mmDa2 = 27 mmDa1 = 19 mm

DIN 43772, Suppl. 2 195 Hz / +8,33% 308 Hz / +14,07% 1530 Hz / +13,33%

PTC 19.3-1974 190 Hz / +5,56% 209 Hz / -22,59% 1030 Hz / -23,70%

PTC 19.3 TW-2016 168 Hz / -6,67% 301 Hz / +11,48% 1362 Hz / +0,89%

Измеренное значение(Университет Альберты, Канада)

180 Hz 270 Hz 1350 Hz


Какой метод предпочитает Siemens

• Все методы демонстрируют в основном безопасные результаты.• Все методы имеют свои недостатки.

НО

• Метод DIN популярен в основном в небольшой части центральной Европы.• Клиенты предпочитают ASME PTC 19.3-TW2016 как самый приемлемыйметод с точки зрения звуковой инженерной практики благодаря своемуконсервативному подходу.

• Siemens своим инструментарием расчета прочности термокармановподдерживает стандарт ASME PTC 19.3-TW2016.

• Siemens может выполнить также расчеты согласно версии 1974 или методаDIN специалистами своей службы технической поддержки.


Расчет прочности термокармана – Мировые стандарты

• DIN 43772, DIN43772-Annex 2• Основан на работах P. Dittrich• Сильные упрощения, но в основном безопасные результаты• Учитывает статическое и динамическое давление, собственный резонанс

• ASME PTC 19.3 – 1974• Основан на работах James W. Murdock• Только конусные термокарманы• Учитывает статическое и динамическое давление, собственный резонанс и вихреобразование

• ASME PTC 19.3 TW-2016 (обновленная версия 2010)• Основан на ASME PTC 19.3 – 1974 (более 40 страниц вместо 4!)• Больше вариантов термокарманов (ступенчатые, прямые, конусные)• Учитывает внутренне и внешнее демпфирование, монтаж (экранирование)• Учитывает влияние вихреобразования как в направлении потока, так и в поперечной оси• Улучшенная интерпретация долговременной усталости• Самый консервативный метод (на 28% больше недопустимых случаев использования, чем спредыдущей версией)


Для получения допустимого результата должны выполняться ВСЕ перечисленныениже четыре условия

• Соотношение частот между частотой вихреобразования и собственной частотой

• Предел динамических напряжений (поперечных и продольных), возникающих засчет образования вихрей < усталостная прочностьЕсли резонанс возникает в пусковом режиме – требуются дополнительные расчеты

• Предел статических напряжений, возникающих за счет динамического давлениясреды < максимальная нагрузка перед началом пластической деформацией (всоответствии с критерием von-Mises)

• Предел гидростатического давления не должен превышать допустимые значениядля материала термокармана во всех его частях: торце, штоке, резьбе или сварке.

Метод ASME PTC 19.3 TW-2016


Вихри Кармана

Частота вихреобразования = Коэффициент × Скорость потока

Дорожка Кармана



Направлениепотока

Продольныесилы

ПоперечныесилыВихри ниже

по потоку



Направлениепотока

Продольныесилы

ПоперечныесилыВихри ниже

по потоку

Продольныециклические силы

Поперечны

ециклические

силы

Поток


Собственная частота колебаний


Резонанс

Разрушение моста Такома в США -самая знаменитая катастрофа смостом в мировой истории. Мостбыл открыт 1 июля 1940 года вштате Вашингтон, построен черезпролив Такома-Нэрроуз, а уже 7ноября разрушился.

Причина разрушения - резонансиз-за ошибок проектирования.


Резонанс собственной частоты термокармана и частотывихреобразования

Реактор на быстрых нейтронах на АЭСМондзю (Япония) был впервые запущенв 1995 году и проработал буквальнонесколько месяцев.В декабре 1995 года произошлаполомка термокармана во вторичномконтуре теплоносителя реактора.§ Из-за этой поломки станция была

закрыта на 15 лет§ Термокарман был разработан в

соответствии с ASME PTC 19.3-1974.§ Обнаружено, что причиной поломки

явился продольный резонанстермокармана, вызванный потокомохладителя – жидкого натрия.


ASME PTC 19.3 TW-2016. Резонанс собственной частотытермокармана и частоты вихреобразования

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 r = fs/fn

Амплитуда колебаний

Продольныйрезонанс, r = 0.5

Поперечныйрезонанс, r = 1.0

r = fs/fnfs – частота вихреобразованияfn – собственная частота термокармана


ASME PTC 19.3 TW-2016. Резонанс собственной частотытермокармана и частоты вихреобразования

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 r = fs/fn

Амплитуда колебаний

Продольныйрезонанс, r = 0.5

Поперечныйрезонанс, r = 1.0

п. 6-8.5


Используйте нашу компетенцию – инструментарийрасчета термокарманов согласно ASME PTC19.3-TW 2016


Юридический аспект

• Ответственность за расчет прочности термокармана определена в стандартеASME PTC 19.3 TW-2016


Андрей ЧерниковВедущий специалист[email protected]+380 68 325-9902

Спасибо за внимание!

Subject to changes and errors. The information given in this document only contains general descriptions and/or performance features which maynot always specifically reflect those described, or which may undergo modification in the course of further development of the products. The requestedperformance features are binding only when they are expressly agreed upon in the concluded contract.

All product designations, product names, etc. may contain trademarks or other rights of Siemens AG, its affiliated companies or third parties.Their unauthorized use may infringe the rights of the respective owner.

siemens.com

sitrans tsthermowells (ua)... · 2020. 12. 8. · • asme ptc 19.3 tw-2016 (обновленная...

Documents